Tidligere teori om, hvordan elektroner bevæger sig inden for proteinnanokrystaller, gælder muligvis ikke i alle tilfælde

I en nylig undersøgelse har forskere identificeret uoverensstemmelser i den bredt accepterede teori om bevægelse af elektroner inden for proteinnanokrystaller. Resultaterne tyder på, at teorien, som er blevet brugt til at forklare, hvordan proteiner overfører energi, muligvis ikke er universelt anvendelig.

Undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, fokuserede på elektronoverførselsegenskaberne af en specifik type protein nanokrystal kendt som cytochrom c-oxidase. Dette proteinkompleks spiller en afgørende rolle i cellulær respiration, den proces, hvorved celler genererer energi.

Ifølge den fremherskende teori bevæger elektroner sig inden for proteinnanokrystaller gennem en proces kaldet hopping. I hop hopper elektroner fra et proteinmolekyle til et andet og passerer gennem den proteinmatrix, der omgiver dem. Denne bevægelse lettes af det specifikke arrangement af aminosyrer i proteinstrukturen, som skaber energitilstande, der muliggør effektiv elektronoverførsel.

Den nye undersøgelse indikerer dog, at hop muligvis ikke er den eneste mekanisme til elektronoverførsel i proteinnanokrystaller. Ved at bruge avancerede spektroskopiteknikker observerede forskerne, at elektroner i cytochrom c-oxidase bevæger sig på en mere kontinuerlig måde i stedet for diskrete humle. Denne kontinuerlige bevægelse antyder, at elektronerne kan blive delokaliseret, hvilket betyder, at de ikke forbliver begrænset til et enkelt molekyle, men spredt ud over et større område af proteinet.

Denne opdagelse udfordrer den eksisterende forståelse af elektronoverførsel inden for proteinnanokrystaller og rejser spørgsmål om universaliteten af ​​hoppemekanismen. Forskerne foreslår, at den kontinuerlige bevægelse af elektroner i cytochrom c-oxidase kan lettes af proteinkompleksets unikke strukturelle egenskaber, såsom tilstedeværelsen af ​​metalioner og cofaktorer, der forbedrer elektroniske interaktioner.

Resultaterne af undersøgelsen har betydelige implikationer for forståelsen af, hvordan proteiner fungerer på molekylært niveau og kan være med til at danne grundlag for design af bio-inspirerede materialer til elektroniske applikationer. Yderligere forskning er nødvendig for at belyse mekanismerne for elektronoverførsel i forskellige proteinnanokrystaller og bestemme de faktorer, der styrer deres adfærd.